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裂解碳九馏分加氢工艺的优化研究

发表时间: 2021-01-21 16:59:46

作者: 炼油化工技术与装备网

来源: 中国石化北京化工研究院

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[摘要]本文针对裂解碳九馏分的特性,对裂解碳九馏分加氢工艺进行了优化,采用了一种新型抗胶质高性能催化剂。 

[关键词]裂解碳九;加氢;工艺;溶剂油;调和油

Optimization Study on a Hydrogenation Process of Cracking C9Fraction

Li Chunfang, Du Zhou, Li Yan, Li Dongfeng

(SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry, Beijing 100013, China)

[Abstract]According to the characteristics of carcking C9 fraction, a hydrogenation process of cracking C9 fraction is optimized in this paper. A new type catalyst is adopted in the process, which is advantageous to colloid resistance and high performance.  

[Keywords]Cracking C9; Hydrogenation; process flow; Solvent; Blending Oil

裂解碳九馏分是乙烯装置的主要副产物之一,对于主要以石脑油为乙烯裂解原料的乙烯装置,裂解碳九馏分约占乙烯产量的10~20%[1-2]。裂解碳九馏分的组成极为复杂,通常包含易于聚合的丙烯苯、乙烯基甲苯等活泼组分和甲乙苯、三甲苯、茚满、萘等不活泼组分,种类可达两百余种。由于各组分之间沸点相差不大,难以逐一分离后利用。裂解碳九馏分中还含有大量的胶质和多种杂质,为后续加工利用带来困难。目前,裂解碳九主要利用方向为碳九加氢和碳九石油树脂[3]。

裂解碳九馏分加氢通常选用两段加氢工艺,目标产品为低溴价、低硫的碳九加氢产品。由于裂解碳九馏分中含有大量活泼组分和胶质,作为加氢原料进入加氢反应器后容易发生聚合,进而在催化剂表面发生结焦、积炭,影响装置长周期稳定运行。裂解碳九馏分中含有的杂质还有可能导致催化剂中毒,导致装置非计划停车。针对以上问题,对裂解碳九馏分两段加氢工艺进行了优化。

1裂解碳九馏分加氢工艺优化

针对裂解碳九馏分不饱和活泼组分高、胶质含量高的特点,中国石化北京化工研究院燕山分院开发了YN-2、BY-7型抗胶质高性能催化剂,催化剂规格见表1。该催化剂具有很强的抗胶质、抗杂质能力,具有良好的加氢活性和稳定性。一段加氢催化剂的反应启动温度低,常温下即可激活反应,一段反应器入口正常操作温度可维持在40~60℃,有助于抑制聚合反应的发生。乙烯裂解过程中,硫、氮等杂质容易向重组分中富集,因此裂解碳九馏分中的杂质含量一般较高。这些杂质易与催化剂活性中心结合,造成催化剂性能下降,甚至中毒失活。二段加氢催化剂能够处理硫、氮等杂质含量较高的原料,达到良好的脱硫脱氮效果。通过选择抗胶质高性能加氢催化剂,能够得到溴价小于0.5g/100goil,硫含量小于1mg/kg的加氢产品。

该催化剂使用寿命长,再生周期长。处理裂解碳九馏分,一段催化剂可保证四年不再生,因此可取消一段加氢备用反应器,节约投资。二段催化剂再生周期长,预计两年再生一次,有利于维持装置长周期稳定操作。目前该催化剂已在多套工业化装置上成功运行。

表1催化剂规格


一段加氢催化剂

二段加氢催化剂

型号

YN-2

BY-7

外观

黑色三叶草形状

黄绿色/蓝灰色条状

尺寸

当量直径φ2.5mm-2.8mm

长度5-15mm

当量直径φ1.5mm-1.8mm

长度5-10mm

压碎强度(N/cm)

>160

>180

堆密度(g/ml)

0.77~0.83

0.77~0.83

比表面(m2/g)

>80

>180

载体

TiO2-Al2O3

TiO2-Al2O3

活性组分

Ni

Mo、Co、Ni

催化剂寿命(年)

4

4

再生周期(年/次)

4

2


2 裂解碳九馏分加氢工艺

 

图1 裂解碳九馏分加氢工艺

图1为裂解碳九馏分加氢工艺。裂解碳九馏分首先进入脱重塔,在塔釜切出重组分后,塔顶馏分送入碳九原料罐加氢原料。罐底液相与氢气混合后,送入一段加氢反应器。在一段加氢反应器中,发生的主要反应是二烯烃加氢生成单烯烃,苯环共轭烯烃,如苯乙烯等,加氢生成饱和芳烃。一段加氢产物进入一段出口分离罐进行汽液分离,罐顶气相作为进一步加氢原料送至后续反应系统。罐底液相一部分返回一段加氢反应器入口作为循环料,一部分送至后续反应系统。

一段加氢后碳九馏分与一段剩余氢气混合后,进入二段加氢反应器。二段加氢反应是在较高温度下发生的气相反应,大部分单烯烃与氢气反应,生成饱和烷烃。在二段加氢催化剂的作用下,含硫、含氮化合物也发生加氢反应,转化成为硫化氢、氨及烃类,从而起到脱硫、脱氮的作用。加氢饱和后,二段加氢产物送至二段出口分离罐进行汽液分离。汽相大部分作为循环氢气返回二段加氢反应器入口,小部分作为酸性气排放。罐底液相加氢产品则送至加氢产品分馏塔。

加氢产品分馏塔塔顶采用循环水作为冷却介质,塔釜采用高压蒸汽作为热源。塔顶分离出的甲烷氢等酸性不凝组分作为酸性气排放,侧线分别抽出汽油调和组分、芳烃溶剂油产品,塔釜得到柴油调和组分。

3 结论

对以裂解碳九馏分为原料的加氢工艺进行了优化研究。通过选用北京化工研究院燕山分院开发的抗胶质高性能加氢催化剂,适应裂解碳九原料高胶质、高杂质的特点,降低了设备投资,有利于装置长周期稳定运行。优化后的工艺流程具有经济、技术可行性,实现了对裂解碳九资源的有效利用。

本文作者:李春芳,杜周,李琰李东风

参考文献


[1] 袁霞光. 乙烯装置副产C9资源综合利用[J]. 乙烯工业, 2011, 02: 16-67.

[2] 梁受天. C9馏份的综合利用[J]. 石油化工, 1987, 03: 199-205.

[3] 关颖. 国内外C9综合利用技术及发展趋势[J]. 化学工业, 2017, 06: 6-12. 

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